JP7195093B2 - テレビカメラの映す画像の距離を計測する方法 - Google Patents

Description

LED発光技術、光度計測技術、画像処理の技術、画像素子の製造技術、LED発光素子の製造技術、光度計測素子の製造技術、距離計測技術、コンビューターソフトウエアー。

自動車の完全自動運転の距離計測や、ロボットの完全自動運転には、より正確な距離計測が必要である。
画像認識した方向と距離を数値で把握することで、素早い数値対応が可能となる。

特許第５５０８３０８号

特願 ２０１８-０３９０７８

新規のLED発光素子及び高度計測素子からなる、LED発光素子ユニット及び光度計測素子ユニットの開発。

テレビカメラの撮影した画面から画像解析した、被写体との距離を計測するのに、該被写体の位置と、該被写体を映す該テレビカメラの画像素子の位置との、該テレビカメラの光学レンズに関連する、結像関係を用いて、該被写体の位置と結像関係にある該画像素子の位置を発光させる位置として、該発光する時間から、該反射光を計測した時間で、該距離を演算する。

テレビカメラで撮影し画像解析した被写体との距離を計測する技術。
被写体との距離を計測し、被写体の位置を認識する。
被写体の3次元画像を認識する。

テレビカメラで撮影する空間の被写体を、画像解析した画像位置の方向と距離を把握し数値化することで、被写体への対応が数値化できる。

画像解析テレビカメラ1で撮影した被写体4を画像解析したテレビカメラモニター3画面上の画像解析された被写体5の説明図。 画像解析テレビカメラ1で撮影した被写体4を画像解析した画像素子ユニット8と、画像解析された被写体の画像素子の位置9の説明図。 画像解析テレビカメラ1で撮影した被写体を画像解析した画像素子ユニット8と同じ位置にLED発光素子ユニット10を配置し、画像解析された被写体の画像素子の位置9のLED発光素子11を発光させ被写体4に照射させる位置の説明図。 画像解析テレビカメラ1で撮影した被写体4を画像解析した画像素子ユニット8と同じ位置に光度計測素子ユニット12を配置し、画像解析された被写体の画像素子の位置9の光度計測素子13で、被写体からの反射発を計測する位置の説明図。 画像解析テレビカメラ1と相似のLED発光素子の投光機14で、被写体4を照射する説明図。 画像解析テレビカメラ1と相似の光度計測素子13の光度計測機で、被写体4からの反射光を計測する説明図。 画像解析テレビカメラ1で撮影した被写体4を画像解析した画像解析された被写体の画像素子の位置9のLED発光素子11を発光させ、被写体4に照射し、被写体4からの反射光を、画像解析された被写体の画像素子の位置9の光度計測素子13で該反射光を計測する画像解析テレビカメラ24にLED発光素子と光度計測素子が組込まれた計測機24の説明図。 LED発光素子11を発光させて被写体4に照射し、発光した時間から、該反射光を計測した時間までの時間経過の説明図。 画像解析テレビカメラ1で被写体4を撮影し、画像解析された被写体の画像素子の位置9を認識することで、該認識した画像素子と同じ位置のLED発光素子11を発光させるLED発光素子の投光機14、該反射光を該認識した位置の光度計測素子13で計測する光度計測素子の光度計測機19の説明図。 画像解析テレビカメラ1で被写体4を撮影し、画像解析された被写体の画像素子の位置9を認識することで、LED投光機36で被写体4を照射し、該認識した位置の光度計測素子13で該反射光を計測する光度計測素子の光度計測機19の説明図。 画像解析テレビカメラ1で被写体4を撮影し、画像解析された被写体の画像素子の位置9を認識することで、該認識した位置のLED発光素子11を発光させ、被写体4に照射し、該反射光を反射光度計測機38で計測する説明図。 光度計測される被写体42に、LED投光機36からの投光された光の該被写体からの反射光を、光度計測素子の光度計測機40の光学レンズを透して、各光度計測素子の位置で、該反射光を計測する説明図。 LED発光素子の投光機43のLED発光素子ごとに発光させ、光学レンズを透してLED発光素子の投光機45の被写体に向けて照射し、該反射光の光度を、反射光計測機38で計測する説明図。

符合の説明
1 画像解析テレビカメラ
2 テレビカメラ撮影範囲
3 テレビカメラモニター
4 被写体
5 画像解析された被写体
6 画像解析機
7 テレビカメラ画像信号
8 画像素子ユニット
9 画像解析された被写体の画像素子の位置
10 LED発光素子ユニット
11 LED発光素子
12 光度計測素子ユニット
13 光度計測素子
14 LED発光素子の投光機
15 LED発光素子の投光機の被写体
16 LED発光素子の投光機の投光範囲
17 LED発光素子の発光位置信号
18 LED発光素子の発光位置解析機
19 光度計測素子の光度計測機
20 光度計測素子の光度計測器の計測被写体
21 光度計測素子の光度計測器の計測範囲
22 光度計測素子の計測位置信号
23 光度計測素子の計測位置解析機
24 画像解析テレビカメラにLED発光素子と光度計測素子が組込まれた計測機
25 計測機の計測被写体
26 計測機の計測範囲
27 テレビカメラモニターに映る計測被写体
28 計測機の計測素子の位置解析機
29 計測素子の計測位置信号
30 計測反射光の強さ
31 反射光の計測時間
32 計測被写体からの計測反射光
33 計測する被写体
34 テレビカメラ撮影範囲の計測範囲
35 計測位置の解析機
36 LED発光機
37 LED発光信号
38 反射光計測機
39 反射光の受光信号
40 光度計測素子の光度計測機
41 光度計測機の計測範囲
42 光度計測される被写体
43 LED発光素子の投光機
44 投光機の投光範囲
45 LED発光素子の投光機の投光被写体

本発明は、距離を計測しようとする被写体に、発光した光を光学レンズで集光させて、最も強い光を照射する。
距離を計測しようとする被写体に、最も強い光を照射することで、該被写体から最も強い光が反射される。
該最も強い反射光を光学レンズで集光させて、該最も強い位置で反射光が計測される。
発光した光から最も強い反射光を計測することができる。

該発光時間から、該反射光を計測した時間差で、該被写体との距離を計測するものである。
被写体に光を集光させる光の発光位置と、該反射光を集光させて計測する位置は、テレビカメラで撮影した画面から画像解析した被写体を映す、テレビカメラの画像素子の位置から導くものである。
被写体に光を集光させる、光の発光位置と、被写体からの反射光を集光させて計測する位置は、該テレビカメラと相似する光学レンズと、相似する画像素子の位置でも可能である。

テレビカメラのレンズを透して撮影した被写体を、テレビカメラの画面から画像解析した被写体の画像の位置から、該被写体を該テレビカメラのレンズを透して映る該画像を、画像信号に変えた、該被写体が映る画像素子の位置は、テレビカメラモニター画面上の該被写体の画像の位置として特定できる。
該特定した画像素子の位置で、LED発光素子を発光したならば、該LED発光素子の光は、該テレビカメラのレンズを透して、該テレビカメラで撮影した画面から、画像解析した該被写体の位置で集光する。

該LED発光素子の発光した光が集光することで、最も強い光が該被写体に当たり、該被写体から最も強い反射光が、該テレビカメラのレンズを透して、該テレビカメラモニター画面上で画像解析した画像の位置を映す該画像素子に反射される。
該LED発光素子を発光させて該反射光を計測し、該LED発光素子を発光し、該反射光が計測されるまでの時間から、該被写体までの距離を計測するものである。

該テレビカメラの画像素子の代わりに、LED発光素子を配置させた、被写体を撮影するテレビカメラと焦点距離で相似させた、投光機での該テレビカメラと同一の該被写体に投光は可能である。
又、該テレビカメラと焦点距離で相似させた、受光機での該テレビカメラと同一の該被写体からの反射光の計測は可能である。

本発明は、画像解析テレビカメラ1で撮影する空間において、被写体4との距離を計測するものである。
図1は、画像解析テレビカメラ1の撮影する被写体4の画像の位置を、テレビカメラモニター3に映る、画像解析された被写体5の画像解析テレビカメラ1の画像素子ユニット8の画像素子を構成する画像解析された、被写体の画像素子の位置9として認識できる。

画像解析テレビカメラ1の画像解析された被写体の該認識した画像素子の位置9に設置した、図3のLED発光素子11の発光した光が、画像解析テレビカメラ1の光学機構を透して、被写体4の位置で集光して被写体4を照射する、画像解析テレビカメラ1の光学機構を利用したものである。
画像解析テレビカメラ1の画像解析された被写体の画像素子の位置9の該認識した位置に設置した、図4の光度計測素子13で、被写体4に該集光して照射した反射発を、画像解析テレビカメラ1の光学機構を透して、該位置で集光した光度を計測するものである。
LED発光素子11及び光度計測素子13は個々に操作のできる素子である。

画像解析テレビカメラ1と同じ方向に向けた、画像解析テレビカメラ1と同じ焦点距離の光学機構の、図5のLED発光素子14の投光機で、画像解析テレビカメラ1で撮影した画面に映る、被写体4を画像解析した画像素子ユニット8と相似する様に、LED発光素子ユニット8を配置し、画像解析テレビカメラ1で撮影した画面に映る、画像解析された被写体の画像素子の位置9と相似する該画像解析して認識した位置の、LED発光素子11を発光させ、該光が画像解析テレビカメラ1と同じ焦点距離の該光学機構を透して、被写体4に集光して照射される。

画像解析テレビカメラ1と同じ方向に向けた、画像解析テレビカメラ1と同じ焦点距離の光学機構の、図6の光度計測素子の光度計測機19で、画像解析テレビカメラ1で撮影した画面に映る、被写体4を画像解析した画像素子ユニット8と相似する様に、光度計測素子ユニット12を配置し、画像解析テレビカメラ1で撮影した画面に映る、画像解析された被写体の画像素子の位置9と相似する、該画像解析で認識した位置の、光度計測素子13で、被写体4に照射された反射光を、画像解析テレビカメラ1と同じ焦点距離の光学機構を透して、該反射光の光度を計測する。

画像解析テレビカメラ1で撮影した被写体4を画像解析し画像素子ユニット8と同じ位置にLED発光素子ユニット10と光度計測素子ユニット12を配置し、画像解析テレビカ
メラ1で撮影した画像解析された被写体の映る画像素子の位置9のLED発光素子11を発光させ、画像解析テレビカメラ1のレンズを透して、被写体4に集光して照射し、被写体4
からの反射光を、画像解析テレビカメラ1のレンズを透して画像解析された被写体の画像素子の位置9の光度計測素子13で該反射光を集光して光度を計測する、図7の画像
解析テレビカメラ1の画像素子とLED発光素子と光度計測素子の計測機24である。

画像解析テレビカメラ1で撮影した画像解析された被写体の画像素子の位置9のLED発光素子11を発光させて、該発光した光が、画像解析テレビカメラ1のレンズを透して、
被写体4に集光して照射される。
該照射された被写体4からの反射した光は、画像解析テレビカメラ1のレンズを透して、画像解析された被写体の画像素子の位置9の、該反射光の焦点が合った位置の光度計
測素子13で、光度計測することで、該発光した時間から、該反射光を計測した図8に示す光度量の経過時間で、画像解析テレビカメラ1から被写体4までの距離を演算する。
LED発光素子11の光を、該被写体の位置で集光させて照射し、該被写体からの反射光も、光度計測素子13の位置で集光させて、該位置で計測することで該光度の計測を可能にするものである。

図9の画像解析テレビカメラ1で計測する被写体33を、撮影したテレビカメラ画面上の該被写体が映る画像解析テレビカメラ1の画像素子のユニットの、該被写体の映る画像素子の位置を画像解析して認識する。
画像解析テレビカメラ1と同じ方向に向け、画像解析テレビカメラ1と同じ焦点距離の光学機構の、図9のLED発光素子の投光機で、該画像素子ユニットと相似の同じ位置に、LED発光素子ユニット10を配置し、該認識した位置に相当するLED発光素子11を発光させ、画像解析テレビカメラ1と相似の光学レンズを透した光が、計測する被写体33に集光して照射する。

画像解析テレビカメラ1と同じ方向に向けた画像解析テレビカメラ1と、同じ焦点距離の光学機構の、図9の光度計測素子の光度計測機19で、該画像素子ユニットと相似する同じ位置に、光度計測素ユニット12を配置し、計測する被写体33からの、該照射された反射光を、画像解析テレビカメラ1と、相似の光学レンズを透して、該被写体を画像解析して認識した位置に相当する、光度計測素子13で計測する。

画像解析テレビカメラ1で撮影した被写体4に、図10のLED投光機36を向けて、距離計測光を照射し、被写体4からの該照射された反射光を、画像解析テレビカメラ1と同じ方向に向けた、該反射の光度を計測する光度計測素子の光度計測機19の、画像解析テレビカメラ1と相似の光学レンズを透して、画像解析テレビカメラ1で撮影した、8画像素子ユニット8と相似する12光度計測素子ユニット12の、画像解析テレビカメラ1で被写体4を撮影した画像から認識した、被写体4が映る画像素子の位置に相当する、光度計測素子13の位置で、被写体4からの該照射された反射光の光度を計測する。

画像解析テレビカメラ1と相似の光学レンズを設けた、図11の投光機14を、画像解析テレビカメラ1と同じ方向に向け、該撮影した画像解析テレビカメラ1の画像素子ユニット8と相似の同じ位置に、投光機14のLED発光素子ユニット10を配置し、画像解析テレビカメラ1で撮影した画面から画像解析して得られた、該認識した被写体4の画像の画像素子の位置に相当する、LED発光素子11を発光させて、該光が投光機14の該光学レンズを透して、被写体4に集光して照射された該光の反射光を、画像解析テレビカメラ1と同じ方向に向けた、図11の反射光度計測機38で光度を計測する

図12のLED投光機36は、光度計測素子の光度計測機40の光度計測機の計測範囲41を投光する。
該投光した光が、光度計測される被写体42に照射され該反射光が、光度計測素子の光度計測機40の光学レンズを透して、光度計測素子の光度計測機40の光度計
測素子ユニット12面に集光して実像として映る。
集光して実像として映る位置は、光度計測される被写体42の位置と対比出来るので、各被写体の位置からの反射光の光度が計測できる。
LED投光機の発光時間と該計測時間とで同期を取ることで、該反射光の到達時間を計測し、該被写体との距離が演算できる。
光度計測素子ユニット12面の計測された光度計測素子の位置から、該被写体のある方向を知ることができる。

図13のLED発光素子の投光機43は、LED発光素子ユニット10の各LED発光素子11を個々に制御して発光させ、LED発光素子ユニット10面の各LED発光素子位置で発光した光が、該投光機の光学レンズを透して、集光した位置の被写体に照射し、該反射光を反射光計測機38で光度を計測するものである。
該発光時間と該光度が計測された時間の差から、該被写体までの距離を計測するものである。

LED発光素子ユニット10面の該LED発光素子の位置から、該被写体の方向が解るので、LED発光素子の投光範囲44の、該被写体の位置を知ることができる。
上記で演算した略同じ距離を計測した幾つかの光度計測素子の位置から、該反射した被写体の画像が、該計測距離を付加した3次元の画像として認識できる。
上記説明したことは、画像解析テレビカメラの撮影する範囲で映る、テレビカメラ画像解析された位置の距離計測を、該位置を映す該画像解析テレビカメラ画像素子の認識した位置に関連させて演算する。

該画像解析テレビカメラと同等の該認識した位置、及び、該画像解析テレビカメラと同じ焦点距離の相似の光学機構の、該認識した位置に相当する位置でLED発光素子を発光させ、該撮影した位置に集光させて投光する。
該位置からの投光した反射光を、該画像解析テレビカメラと同等の該認識した位置、及び、該画像解析テレビカメラと同じ焦点距離の相似の光学機構の、該認識した位置に相当する位置で該反射光の光度を計測するものである。

画像解析テレビカメラの光学機構はホーカス操作、ズーム操作、アイリス操作等の光学操作機能、及び、デジタルの電子操作機能があり、本発明記載のLED発光素子の投光機、及び、光度計測素子の光度計測機においても、同等光学機構を備えている。
LED発光素子の投光においては、放熱のため発光素子ユニットは広い面積をとなるが、光学機構は画像解析テレビカメラの光学機構と同じ焦点距離で相似させた同じ機能のものとなる。

Claims (4)

1. 被写体からの距離計測する反射光を受光して距離計測する該被写体に、光学レンズを透して該距離計測する光が該被写体に集光して当たるように、該発光させる位置を変えることを特徴とする距離計測システム。
2. 請求項1の距離計測システムにおいて、該発光させる位置を、該被写体をテレビカメラで撮影した画面上で、該被写体を画像認識した位置から導かれた位置で発光させることを特徴とする距離計測システム。
3. 請求項1及び請求項2の距離計測システムにおいて、該被写体を画像認識した画像素子ユニットと相似する形状のLED発光素子ユニットで発光することを特徴とする距離計測システム。
4. 請求項1及び請求項2の距離計測システムにおいて、該被写体を画像認識したテレビカメラの光学レンズ機構と該光学レンズとが相似することを特徴とする距離計測システム。

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